電源模塊是可以直接貼裝在印刷電路板上的電源供應器,其特點是可為專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器 (DSP)、微處理器、存儲器、現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 及其他數(shù)字或模擬負載提供供電。一般來說,這類模塊稱為負載點 (POL) 電源供應系統(tǒng)或使用點電源供應系統(tǒng) (PUPS)。由于模塊式結構的優(yōu)點甚多,因此
模塊電源廣泛用于交換設備、接入設備、移動通訊、微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領域和汽車電子、航空航天等。
一般來說,這類模塊稱為負載點 (POL) 電源供應系統(tǒng)或使用點電源供應系統(tǒng) (PUPS)。由于模塊式結構的優(yōu)點甚多,因此
模塊電源廣泛用于交換設備、接入設備、移動通訊、微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領域和汽車電子、航空航天等。
尤其近幾年由于數(shù)據(jù)業(yè)務的飛速發(fā)展和分布式供電系統(tǒng)的不斷推廣,
模塊電源的增幅已經超出了一次電源。
模塊電源具有隔離作用,抗干擾能力強,自帶保護功能,便于集成。隨著半導體工藝、封裝技術和高頻軟開關的大量使用,
模塊電源功率密度越來越大,轉換效率越來越高,應用也越來越簡單。
人們在開關電源技術領域是邊開發(fā)相關的電力電子器件,邊開發(fā)開關變頻技術,兩者相互促進推動著開關電源每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開關電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類,DC/DC變換器現(xiàn)已實現(xiàn)模塊化,且設計技術及生產工藝在國內外均已成熟和標準化,并已得到用戶的認可,但AC/DC的模塊化,因其自身的特性使得在模塊化的進程中,遇到較為復雜的技術和工藝制造問題。以下分別對兩類開關電源的結構和特性作以闡述
直流斬波
DC/DC變換是將可變的直流電壓變換成固定的直流電壓,也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種,一是脈寬調制方式Ts不變,改變ton(通用),二是頻率調制(
(1)Buck電路——降壓斬波器,其輸出平均電壓U0小于輸入電壓Ui,極性相同。
(2)Boost電路——升壓斬波器,其輸出平均電壓U0大于輸入電壓Ui,極性相同。
(3)Buck-Boost電路——降壓或升壓斬波器,其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui,極性相反,電感傳輸。
(4)Cuk電路——降壓或升壓斬波器,其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui,極性相反,電容傳輸。還有Sepic、Zeta電路。
上述為非隔離型DC-DC變換器電路,隔離型DC-DC變換器有正激電路、反激電路、半橋電路、全橋電路、推挽電路。
當今軟開關技術使得DC/DC發(fā)生了質的飛躍,美國VICOR公司設計制造的多種ECI軟開關DC/DC變換器,其最大輸出功率有300W、600W、800W等,相應的功率密度為(6.2、10、17)W/cm3,效率為(80~90)%。日本TDK-Lambda公司最新推出的一種采用軟開關技術的高頻開關
電源模塊RM系列,其開關頻率為(200~300)kHz,功率密度已達到27W/cm3,采用同步整流器(MOSFET代替肖特基二極管),使整個電路效率提高到90%。
變換
AC/DC變換是將交流變換為直流,其功率流向可以是雙向的,功率流由電源流向負載的稱為“整流”,功率流由負載返回電源的稱為“有源逆變”。AC/DC變換器輸入為50/60Hz的交流電,因必須經整流、濾波,因此體積相對較大的濾波電容器是必不可少的,同時因遇到安全標準(如UL、CCEE等)及EMC指令的限制(如IEC、、FCC、CSA),交流輸入側必須加EMC濾波及使用符合安全標準的元件,這樣就限制AC/DC電源體積的小型化,另外,由于內部的高頻、高壓、大電流開關動作,使得解決EMC電磁兼容問題難度加大,也就對內部高密度安裝電路設計提出了很高的要求,由于同樣的原因,高電壓、大電流開關使得電源工作損耗增大,限制了AC/DC變換器模塊化的進程,因此必須采用電源系統(tǒng)優(yōu)化設計方法才能使其工作效率達到一定的滿意程度。
AC/DC變換按電路的接線方式可分為,半波電路、全波電路。按電源相數(shù)可分為,單相、三相、多相。按電路工作象限又可分為一象限、二象限、三象限、四象限。
開關電源的選用
開關電源在輸入抗干擾性能上,由于其自身電路結構的特點(多級串聯(lián)),一般的輸入干擾如浪涌電壓很難通過,在輸出電壓穩(wěn)定度這一技術指標上與線性電源相比具有較大的優(yōu)勢,其輸出電壓穩(wěn)定度可達(0.5~1)%。開關
電源模塊作為一種電力電子集成器件,在選用中應注意以下幾點:
電流選擇
因開關電源工作效率高,一般可達到80%以上,故在其輸出電流的選擇上,應準確測量或計算用電設備的最大吸收電流,以使被選用的開關電源具有高的性能價格比,通常輸出計算公式為:
Is=KIf
式中:Is—開關電源的額定輸出電流;
If—用電設備的最大吸收電流;
K—裕量系數(shù),一般取1.5~1.8;
保護電路
開關電源在設計中必須具有過流、過熱、短路等保護功能,故在設計時應首選保護功能齊備的開關
電源模塊,并且其保護電路的技術參數(shù)應與用電設備的工作特性相匹配,以避免損壞用電設備或開關電源。
幾大指標
功率 P=UI,是輸出電壓和輸出電流的乘積。
輸入電壓分交流輸入和直流輸入2種。
輸出電壓一般是直流輸出,但也有交流輸出的。
工作溫度
隔離電壓:隔離就是將輸出與輸入進行電路上的分離。有以下幾個作用:
一,電流變換;
二,為了防止輸入輸出相互干擾;
三,輸入輸出電路的信號特性相差太大,比如用弱信號控制強電的設備
封裝尺寸有插針,貼片的,和螺旋。
輸出有單路輸出,雙路輸出及多路輸出。
電源模塊是可以直接貼裝在印刷電路板上的電源供應器,其特點是可為專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、微處理器、存儲器、現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 及其他數(shù)字或模擬負載提供供電。一般來說,這類模塊稱為負載點(POL) 電源供應系統(tǒng)或使用點電源供應系統(tǒng)(PUPS)。由于模塊式結構的優(yōu)點甚多, 因此
模塊電源廣泛用于交換設備、接入設備、移動通訊、 微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領域和汽車電子、航空航天等。